纳米薄膜材料的制备方法
纳米材料成膜技术的步骤详解
纳米材料成膜技术的步骤详解纳米材料成膜技术是一种应用广泛的表面处理方法，它可以形成一层可以改变材料表面性质的薄膜，广泛应用于电子、光学、医疗等领域。
在进行纳米材料成膜时，通常需要经历一系列的步骤，以实现薄膜的制备。
下面就来详细解析纳米材料成膜技术的步骤。
首先，纳米材料的选择是成膜过程的重要一步。
纳米粒子的种类非常丰富，包括金属纳米粒子、氧化物纳米颗粒、聚合物纳米胶束等。
选择适合的纳米材料，可以根据需要的薄膜性质和应用场景来进行。
例如，如果需要具有高导电性的膜，可以选择金属纳米粒子，而如果需要具有生物相容性的膜，可以选择聚合物纳米胶束。
接下来，纳米材料的制备是成膜过程中不可或缺的一步。
纳米材料的制备方法多种多样，包括溶液法、气相法、凝胶法等。
在制备过程中，需要控制好纳米材料的粒径和分散性，以确保膜的质量和性能。
此外，还需要考虑纳米材料的浓度和溶剂选择等因素，以获得理想的薄膜。
制备好纳米材料后，进行薄膜涂覆是成膜过程中的关键一步。
薄膜的涂覆可以采用多种方法，如旋涂法、喷涂法、热浸渍法等。
在薄膜涂覆过程中，需要控制好涂覆速度和温度等参数，以获得均匀且致密的薄膜。
此外，还需考虑底材表面处理和薄膜与底材之间的相互作用等因素，以提高膜的附着性和稳定性。
薄膜涂覆完成后，还需要进行烘干和固化处理。
烘干的目的是去除薄膜中的溶剂和水分，以防止膜的缩孔和变形。
固化处理则是通过加热、紫外线照射或化学反应等方式，使薄膜的分子结构得到稳定，提高膜的力学性能和化学稳定性。
在烘干和固化过程中，需要根据纳米材料的特性和薄膜的要求来选择合适的处理条件。
最后，进行膜的表征和性能测试是成膜技术的重要环节。
膜的表征可以采用多种手段，如扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射等。
这些手段可以帮助了解薄膜的形貌、结构和成分等信息。
性能测试则可以通过接触角测量、电子、光学和力学性能测试等手段，评估膜的性能。
综上所述，纳米材料成膜技术涉及了纳米材料的选择、制备、涂覆、烘干和固化、表征和性能测试等多个步骤。
纳米纤维薄膜的制备及其应用
纳米纤维薄膜的制备及其应用概述：纳米材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其颗粒尺寸在1到100纳米之间。
纳米纤维薄膜是一种应用广泛的纳米材料，具有较大的比表面积、高孔隙度和优异的力学性能。
本文将重点介绍纳米纤维薄膜的制备方法以及其在各个领域的应用。
一、纳米纤维薄膜的制备方法1. 电纺法电纺法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过电纺设备将聚合物溶液注入电纺针头，利用高电压的电场作用下形成纳米尺寸的纤维，并在收集器上形成纳米纤维薄膜。
电纺法制备出的纳米纤维薄膜具有较高的孔隙度和比表面积，适用于过滤、分离和催化等领域。
2. 真空蒸发法真空蒸发法是一种通过在真空环境下将物质从固态直接转化为气态，再沉积到基底上形成薄膜的方法。
通过调控沉积条件和蒸发物质的性质，可以制备出具有纳米级结构的纤维薄膜。
真空蒸发法具有制备简单、薄膜质量高的优点，适用于光学器件和电子器件等领域。
3. 模板法模板法是一种常用的制备纳米纤维薄膜的方法。
通过选择合适的模板材料和制备工艺，在模板孔隙中填充聚合物或金属溶液，经过固化和模板移除等步骤，最终得到纳米纤维薄膜。
模板法制备的纤维薄膜具有均匀的孔隙结构和较高的孔隙度，适用于储能和催化等领域。
二、纳米纤维薄膜的应用1. 污水处理纳米纤维薄膜具有高孔隙度和大比表面积的特点，可以用于污水处理领域。
通过纳米纤维薄膜的过滤作用，可以有效去除污水中的悬浮颗粒和有机物质，实现水质的净化。
此外，纳米纤维薄膜还可以用作分离膜，对盐水进行脱盐，解决淡水资源的问题。
2. 组织工程纳米纤维薄膜具有类似胶原蛋白的纤维结构和良好的生物相容性，因此在组织工程领域有广泛应用。
通过将细胞种植在纳米纤维薄膜上，可以模拟自然的细胞外基质环境，促进细胞生长和组织再生。
此外，纳米纤维薄膜还可以用于药物缓释，实现局部治疗和控制释放，提高疗效。
3. 能源领域纳米纤维薄膜在能源领域具有重要应用价值。
通过改变纳米纤维薄膜的孔隙结构和材料组成，可以制备出高效的电池隔膜和超级电容器电极等材料，提高能源存储的性能。
溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料材料化学实验1
溶胶-凝胶法制备TiO 2纳米薄膜材料1、实验原理溶胶-凝胶法是以金属醇盐的水解和缩合反应为基础的，其反应过程可以用以下方程式表示：金属醇盐M(OR)n 溶于有机溶剂与水发生水解反应：xROH OR OH M O xH n OR M x n x +→+-)()()(2此反应可持续进行下去，直到生成M(OH)n 。
同吋也发生金属醇盐的缩聚反 应，分为失水缩聚和失醇缩聚：O H M O M M OH OH M 2+----→--+--(失水缩聚）ROH M O M M OH OR M +----→--+--(失醇缩聚）由于-M-0-M-桥氧键的形成，使得相邻两胶粒联在一起，这就是导致凝胶的胶粒间相互结合的机理。
2、实验部分2.1、实验药品及主要实验仪器实验药品：钛酸丁酯（化学纯）、冰醋酸、浓盐酸、二次蒸馏水，无水乙醇。
实验仪器：磁力加热搅拌器、电子天平、温度计、PH 计（PH 试纸）、恒温干燥箱、马弗炉、径直提拉制膜装置(如果没有手工也可以)、XRD 、量筒、烧杯、普通玻璃片（此用作为TiO 2基体）等。
2.2、实验预处理采用普通玻璃作为制备Ti02薄膜的基体，需要保证玻璃表面洁净，否则，经热处理后得不到均匀连续的Ti02膜。
基片清洗过程一般为：首先取出玻璃先用自来水清洗几遍，然后用二次蒸馏水清几遍洗，最后将玻璃片用无水乙醇清洗，干燥即可。
烧杯、量筒等容器用蒸馏水洗净、烘干后备用。
2.3实验具体步骤（1）、精确称取11.35g 钛酸丁酯，准确量取3ml 冰醋酸和12.60ml 无水乙醇。
（2）、常温下将钛酸丁酯和冰醋酸加到无水乙醇烧杯中，快速搅拌0.5h 使其均匀混合，得淡黄色透明混合溶液A 。
（3）、量取2.40 mL H 2O( 经二次蒸馏) 和4.80 mL 无水乙醇配成的溶液，并向混合溶液中滴加浓盐酸, 调pH 约为 1, 充分搅拌得到均匀溶液B 。
（4）、剧烈搅拌下将溶液 B 以约12滴/ min 的速率缓慢滴加到溶液A 中, 滴加完毕得到均匀透明的溶胶,缓慢将温度升至约40度， 继续搅拌3 h 左右, 通过溶剂慢慢挥发得半透明湿凝胶.2.4 Ti02薄膜的制备采用浸渍提拉技术制备Ti02薄膜的操作过程：将处理过的洁净的玻璃基体浸入到已配制好的Ti02溶胶中，均匀用力提拉得到Ti02湿膜。
纳米氧化铝薄膜
纳米氧化铝薄膜简介纳米氧化铝薄膜是一种由纳米级氧化铝材料制成的薄膜。
纳米氧化铝的粒径通常在1到100纳米之间，具有良好的热稳定性、机械强度和光学性能。
纳米氧化铝薄膜在聚合物复合材料、光电子器件和涂层技术等领域有着广泛的应用。
制备方法纳米氧化铝薄膜的制备方法多种多样，常见的方法包括溶胶-凝胶法、磁控溅射法、电化学沉积法等。
下面将详细介绍其中的几种方法：溶胶-凝胶法1.准备溶胶和凝胶：将铝盐与合适的溶剂混合，搅拌得到均匀的溶胶；加入适量的催化剂，使得溶胶能够迅速凝胶化。
2.涂覆基底：将准备好的溶胶涂覆在基底上，通过旋涂、刷涂等方法使溶胶均匀附着于基底表面。
3.热处理：将涂覆好的基底放入烘箱中，在适当的温度下进行热处理，使溶胶中的铝盐氧化生成氧化铝凝胶。
4.煅烧：将热处理后的基底放入高温炉中，进行煅烧，使氧化铝凝胶转变为稳定的纳米氧化铝薄膜。
磁控溅射法1.准备目标材料：将氧化铝粉末制备成块状的氧化铝靶材。
2.真空腔体：将含有氧化铝靶材的靶枪放入真空腔体中，确保内部形成高真空环境。
3.溅射：加入适量的气体（通常是氩气）并施加高频电场，使得氧化铝靶材表面的原子被电离和加速，撞击到基底上形成氧化铝薄膜。
4.磁控：在溅射的过程中，通过磁场的控制，可以调节溅射速率、改变薄膜结构和性能。
电化学沉积法1.准备电解液：将含有氧化铝前体的适当溶液制备成电解液。
2.设计电解槽：将基底和计数电极放入电解槽中，使其能够与电解液进行接触。
3.电沉积：通过外加电压，控制电解液中的阴、阳极反应，使氧化铝前体在基底上沉积形成薄膜。
4.后处理：对沉积好的薄膜进行退火或其他处理，以提高薄膜的结晶度和致密度。
应用领域纳米氧化铝薄膜在各个领域都有着广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：聚合物复合材料纳米氧化铝薄膜可以用作聚合物复合材料的增强剂。
将纳米氧化铝薄膜添加到聚合物基体中，可以显著提高复合材料的力学性能、热稳定性和耐磨性。
光电子器件纳米氧化铝薄膜在光电子器件中有着重要的应用。
制备纳米薄膜的方法
制备纳米薄膜的方法
制备纳米薄膜的方法有很多种，以下是其中一些常见的方法：
1. 真空蒸发法：在高真空下，将材料加热至其蒸发温度，使其蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
这种方法适用于材料蒸发温度较低的情况。
2. 磁控溅射法：在真空室中，通过加热材料至其灼烧温度并利用磁场控制离子轨迹，使离子撞击材料表面并碎裂，形成薄膜。
这种方法适用于需要提高材料附着力和纯度的情况。
3. 化学气相沉积法（CVD）：通过将气态前体物质引入反应室中，在适当的温度和压力下，使其发生化学反应并在基底上沉积形成薄膜。
这种方法适用于制备复杂化合物薄膜。
4. 溶液法：将纳米材料悬浮在溶剂中，通过溶剂挥发或沉积基底上使溶液中的纳米材料沉积成薄膜。
这种方法适用于制备大面积、低成本的纳米薄膜。
5. 电化学沉积法：通过在电解质溶液中施加电压或电流，使金属或合金离子在电极上沉积成薄膜。
这种方法适用于制备金属薄膜，并能够控制薄膜的形貌和厚度。
这些方法可以根据具体需求和材料特性选择合适的制备方法。
同时，不同的方法
也有各自的优缺点，需要根据实际情况进行选择。
溶胶-凝胶法制备TiO2薄膜
实验名称：溶胶-凝胶法制备TiO2纳米薄膜材料纳米材料由于颗粒尺寸的微细化，使得纳米粉体在保持原物质化学性质的同时，与块状材料相比，在磁性、光吸收、热阻、化学活性、催化和熔点等方面表现出奇异的性能。
纳米TiO2具有五大效应：1.体积效应，当纳米粒子的尺寸与传导电子的德布罗意波相当或更小时，周期性的边界条件将被破坏，磁性、内压、光吸收、热阻、化学活性、催化性及熔点等都较普通粒子发生了很大的变化，这就是纳米粒子的体积效应；2.表面效应，表面效应是指纳米粒子表面原子与总原子数之比随着粒径的变小而急剧增大后所引起的性质上的变化，表现出很大的化学和催化活性；3.量子尺寸效应，粒子尺寸下降到一定值时，费米能级接近的电子能级由准连续能级变为分立能级的现象称为量子尺寸效应；4.宏观量子隧道效应，微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应；5.介电限域效应。
这一系列效应导致了纳米材料在熔点﹑蒸气压﹑光学性质﹑化学反应性﹑磁性﹑超导及塑性形变等许多物理和化学方面都显示出特殊的性能。
基于上述特点，纳米TiO2具有广阔的应用前景。
利用纳米TiO2作光催化剂，可处理有机废水，其活性比普通TiO2(约10 μm)高得多；利用其透明性和散射紫外线的能力，可作食品包装材料、木器保护漆、人造纤维添加剂、化妆品防晒霜等；利用其光电导性和光敏性，可开发一种TiO2感光材料。
如何开发、应用纳米TiO2，已成为各国材料学领域的重要研究课题。
纳米TiO2的制备方法主要有：（1）惰性气体下蒸发凝聚法。
通常由具有清洁表面的、粒度为1-100nm的微粒经高压成形而成，纳米陶瓷还需要烧结。
国外用上述惰性气体蒸发和真空原位加压方法已研制成功多种纳米固体材料，包括金属和合金，陶瓷、离子晶体、非晶态和半导体等纳米固体材料。
我国也成功的利用此方法制成金属、半导体、陶瓷等纳米材料。
（2）化学方法：1.水热法，包括水热沉淀、合成、分解和结晶法，适宜制备纳米氧化物；2.水解法，包括溶胶-凝胶法、溶剂挥发分解法、乳胶法和蒸发分离法等。
纳米结构有机半导体薄膜材料及其在光电器件中的应用研究
纳米结构有机半导体薄膜材料及其在光电器件中的应用研究随着半导体技术的快速发展，纳米结构有机半导体薄膜材料在光电器件中的应用逐渐升温。
作为一种新型的半导体材料，纳米结构有机半导体薄膜材料具有许多独特的性质，如可塑性、可溶性、低成本等优点，这使得其在柔性电子学、有机太阳能电池、有机场效应晶体管以及光电探测器等领域有着广泛的应用价值。
一、纳米结构有机半导体薄膜材料的制备方法纳米结构有机半导体薄膜材料通常采用溶液法制备，其制备流程主要包括材料的选择、溶液的制备、薄膜的沉积以及后处理等步骤。
目前，可用的制备方法主要有旋涂法、喷涂法、印刷法、场致生长法、自组装法等。
其中，旋涂法是最常用的一种方法，其制备流程简单，成本低，适用于大面积的薄膜制备。
二、纳米结构有机半导体薄膜材料在光电器件中的应用1. 有机太阳能电池有机太阳能电池是一种新型的光伏器件，通过光伏效应将光能转化为电能。
目前，用于太阳能电池的纳米结构有机半导体薄膜材料主要包括聚合物、配合物和低分子有机化合物等。
其中，聚合物太阳能电池具有高效率、低成本等优点，已经成为研究的热点。
2. 有机场效应晶体管有机场效应晶体管是一种新型的电子器件，其主要应用于液晶显示屏、RFID 等领域。
纳米结构有机半导体薄膜材料通过旋涂等制备方法可以制备出高质量的薄膜，为有机场效应晶体管的制备提供了可靠的材料基础。
3. 光电探测器光电探测器是一种常见的光电器件，其主要用于光通信、光电传感等领域。
纳米结构有机半导体薄膜材料由于其好的光电性能，在光电探测器中也有着广泛的应用。
三、结语纳米结构有机半导体薄膜材料是一种新型的材料，由于其可塑性、可溶性等优势，在光电器件中有着广泛的应用前景。
未来，随着制备方法的不断改进以及技术的不断创新，纳米结构有机半导体薄膜材料必将得到更广泛的应用。
纳米复合薄膜的制备与应用研究
纳米复合薄膜的制备与应用研究随着纳米技术的迅猛发展，纳米复合材料作为一种具有巨大潜力的新型材料，在各个领域展现出了广阔的应用前景。
纳米复合薄膜作为纳米复合材料的重要研究方向之一，具有许多优越性能，如高强度、高导电性、高稳定性等，因此在能源存储、传感器、光电器件等领域得到了广泛的研究和应用。
纳米复合薄膜的制备是纳米技术的核心之一。
目前，有许多方法可以制备纳米复合薄膜，如溶液法、气相沉积法、物理气相沉积法等。
其中，溶液法制备纳米复合薄膜是一种简单、低成本的方法。
该方法通过将纳米粒子与溶剂进行混合，并加入适量的添加剂，如表面活性剂、稳定剂等，形成纳米复合分散液。
然后，通过将该分散液涂覆到基底上，并进行适当的热处理，形成所需的纳米复合薄膜。
纳米复合薄膜在能源存储领域有着广泛的应用。
例如，在锂离子电池领域，纳米复合薄膜可以作为电池的隔膜，有效地防止正负极材料的直接接触，提高电池的循环性能和安全性。
此外，纳米复合薄膜还可以作为超级电容器的电极材料，具有较高的电容量和充放电速度，为能量储存提供更好的方案。
除了能源存储领域，纳米复合薄膜还在传感器领域展现出了巨大的潜力。
纳米复合薄膜可以作为传感器的敏感层，用于检测环境中的某种特定物质。
例如，纳米复合薄膜可以用于制备气体传感器，通过纳米复合材料对目标气体的选择性吸附和反应，实现对目标气体的高灵敏度检测。
此外，纳米复合薄膜还可以用于制备生物传感器，用于检测生物样品中的微量分子，具有极高的检测灵敏度和选择性。
光电器件也是纳米复合薄膜的重要应用领域之一。
纳米复合薄膜可以用于制备太阳能电池、光电传感器等器件，具有光吸收能力强、电荷传输效率高等特点。
例如，纳米复合薄膜可以用于制备柔性太阳能电池，通过将纳米粒子和聚合物复合材料混合制备光吸收层，可以实现柔性、轻薄的太阳能电池，并具有较高的光电转化效率。
纳米复合薄膜的制备与应用研究是一个新兴而有挑战性的领域。
虽然已经取得了一些进展，但仍面临许多挑战。
纳米薄膜材料的制备方法
纳米薄膜材料的制备方法摘要纳米薄膜材料是一种新型材料,由于其特殊的结构特点,使其作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。
本文综述了近几年来国内外对纳米薄膜材料研究的最新进展,包括对该类材料的制备方法、微结构、电、磁、光特性以及力学性能的最新研究成果。
关键词纳米薄膜;薄膜制备; 微结构;性能21 世纪,由于信息、生物技术、能源、环境、国防等工业的快速发展, 对材料性能提出更新更高的要求,元器件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等要求材料的尺寸越来越小,航空航天、新型军事装备及先进制造技术使材料的性能趋于极端化。
因此, 新材料的研究和创新必然是未来的科学研究的重要课题和发展基础,其中由于纳米材料的特殊的物理和化学性能, 以及由此产生的特殊的应用价值, 必将使其成为科学研究的热点[1]。
事实上, 纳米材料并非新奇之物, 早在1000 多年以前, 我国古代利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料, 可能就是最早的纳米颗粒材料;我国古代铜镜表面的防锈层, 经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜,这大概是最早的纳米薄膜材料。
人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50 年代,西德的Kanzig 观察到了BaTiO3 中的极性微区,尺寸在10~ 100纳米之间。
苏联的G. A. Smolensky假设复合钙钛矿铁电体中的介电弥散是由于存Kanzig微区导致成分布不均匀引起的。
60 年代日本的Ryogo Kubo在金属超微粒子理论中发现由于金属粒子的电子能级不连续,在低温下, 即当费米能级附近的平均能级间隔> kT 时, 金属粒子显示出与块状物质不同的热性质[ 4]。
西德的H. Gleiter 对纳米固体的制备、结构和性能进行了细致地研究[ 5]。
随着技术水平的不断提高和分析测试技术手段的不断进步, 人类逐渐研制出了纳米碳管, 纳米颗粒,纳米晶体, 纳米薄膜等新材料, 这些纳米材料有一般的晶体和非晶体材料不具备的优良特性, 它的出现使凝聚态物理理论面临新的挑战。
纳米薄膜材料
纳米薄膜材料
纳米薄膜材料是一种具有特殊结构和性能的材料，其厚度通常在纳米尺度范围内。
由于其特殊的物理和化学性质，纳米薄膜材料在许多领域都具有重要的应用价值，例如光电子器件、传感器、催化剂等。
本文将对纳米薄膜材料的特性、制备方法和应用进行介绍。
首先，纳米薄膜材料具有较大的比表面积和较高的表面活性，这使得其在催化
剂和传感器等领域具有重要的应用价值。
与传统材料相比，纳米薄膜材料能够更有效地与周围环境发生相互作用，从而提高了催化和传感性能。
其次，纳米薄膜材料的制备方法多种多样，包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶液法等。
这些方法可以根据具体的需求选择合适的工艺条件，从而得到具有特定结构和性能的纳米薄膜材料。
例如，通过控制沉积温度、压力和反应气体组成等参数，可以制备出具有优异性能的纳米薄膜材料。
最后，纳米薄膜材料在光电子器件、传感器和催化剂等领域具有广泛的应用。
例如，纳米薄膜材料可以作为光电子器件中的光学薄膜、导电薄膜等关键部件，从而提高器件的性能和稳定性。
在传感器领域，纳米薄膜材料的高表面活性和灵敏度使得其能够更快速、更准确地响应外界环境的变化。
同时，纳米薄膜材料还可以作为催化剂，用于促进化学反应的进行，提高反应速率和选择性。
综上所述，纳米薄膜材料具有特殊的结构和性能，其制备方法多样，应用领域
广泛。
随着纳米技术的不断发展，纳米薄膜材料必将在各个领域发挥重要作用，推动相关技术的进步和应用的拓展。
实验八 ZnO纳米薄膜的制备
实验八ZnO纳米薄膜的制备一、实验目的1、了解纳米薄膜的常用制备方法。
2、掌握络合-聚合法制备ZnO溶胶方法。
3. 掌握浸渍-提拉法和旋涂法制备薄膜的工艺流程。
二、实验原理络合-聚合溶胶-凝胶法液相化学工艺的络合-聚合法制备薄膜是常用的一种化学制备薄膜方法，合成温度低，产物组成均匀，晶粒细小易控制，而且粒径分布很均匀。
金属离子首先与柠檬酸络合形成溶胶，加入聚乙二醇通过缩聚反应形成聚酯网络的过程。
通过浸渍-提拉法和旋涂法在玻璃基片上沉积薄膜。
随温度升高，凝胶膜中的柠檬酸和聚乙二醇发生分解，放出大量气体，产生较大体积收缩，形成Zn-O非晶薄膜。
通过热处理，薄膜中的非晶态转化成细小的晶粒，便形成了ZnO纳米晶薄膜。
三、实验仪器及试剂仪器：磁力搅拌器，干燥箱，箱式电阻炉，烧杯，量筒，培养皿，表面皿。
试剂：乙酸锌，柠檬酸，聚乙二醇，蒸馏水。
四、实验步骤1. ZnO溶胶制备准确称取0.01mol的乙酸锌（分子量220），室温下将其溶解在40ml的蒸馏水中，磁力搅拌，待其全部溶解后，将0.01mol柠檬酸溶解在其中，继续搅拌，待柠檬酸完全溶解后，边搅拌边加入3g聚乙二醇，溶解后继续搅拌2h。
2. ZnO薄膜的制备将玻璃基片放在盛有蒸馏水的烧杯中超声清洗后，放在干燥箱中干燥后备用。
1）将玻璃基片放在涂膜机上，以一定速率高速旋转，用塑料吸管吸取ZnO溶胶逐滴滴到旋转的玻璃基片上，关闭涂膜机，将玻璃基片放到100℃的干燥箱中干燥10min，在空气中冷却后，重复上述操作3次以增加膜层厚度。
镀完最后一层膜后，再在100℃下干燥30 min。
最后放入电阻炉中以2～3℃/min升温至600℃后保温1h，随炉冷却至室温，得到ZnO纳米薄膜。
2）将干燥洁净的玻璃基片快速浸入配制好的溶胶中，静置10s后，以6cm/min 的提拉速度垂直向上提拉基片，然后立即放人温度为100℃的烘箱中干燥10min，在空气中冷却后，重复上述操作3次以增加膜层厚度。
纳米薄膜材料
纳米薄膜材料引言：随着社会生产的发展，仅以强度为主要功能的结构材料越来越不能满足人们的需要，而功能材料的出现弥补了这一不足。
功能材料是指除强度外，以其他功能（电、磁、声、光、热等）为主要功能的材料的总称。
即为满足某些特定的物理和化学性能要求而制造的材料，就是功能材料。
如，电功能材料，磁功能材料，光功能材料，超导材料，储氢材料，形状记忆合金，非晶材料、纳米材料和生物医学材料等等。
纳米材料作为功能材料的一种，较其他材料其具有更为优异的物理化学特性及发展潜力，正在不断的吸引着世界的目光。
而且随着电子工业的迅速崛起，使得纳米薄膜材料和技术变得越来越重要，特别在集成电路微型化和微电子方面。
一纳米材料1 定义及分类从狭义上，纳米材料是指纳米颗粒和由它们构成的纳米薄膜和固体。
广义上，纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料。
按维数，纳米材料的基本单元一般分为三类：○1零维，指在空间三维尺度均在纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇等；○2一维，指在空间有两维处于纳米尺度，如纳米棒、纳米线、纳米管等；○3二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如薄膜，超晶格等。
2 纳米粒子的特性（1）小尺寸效应纳米材料中的微粒尺寸小到与光波波长或德布罗意波波长、超导态的相干长度等物理特征相当或更小时，电子被局域在一个体积十分微小的纳米空间，电子运输受到限制，电子平均自由程很短，能级产生分裂，这使得材料的声、光、电、磁、热、力学等性能发生新奇的改变。
如金属纳米材料的电阻随尺寸的下降而增大；金属熔点明显降低；10~25nm的铁磁金属微粒矫顽力比相同的宏观材料大1000倍，而当颗粒尺寸小于10nm矫顽力变为零，表现为顺磁性等。
（2）表面效应纳米材料由于其组成材料的纳米粒子尺寸小，微粒表面所占的原子数目大大增加。
例如，当粒子粒径从100nm减小到1nm，其表面原子占粒子中原子总数从20%增加到99%。
庞大的比表面，使得键态严重失配。
纳米薄膜制备和应用技术的实用指南
纳米薄膜制备和应用技术的实用指南引言：纳米薄膜是一种在纳米尺度下制备出的超薄材料，具有许多独特的物理、化学和光学特性，为许多领域带来了潜在的应用机会。
本文将为您介绍纳米薄膜制备和应用技术的实用指南，包括纳米薄膜的制备方法、性质和应用领域的案例分析。
一、纳米薄膜的制备方法1. 物理气相沉积物理气相沉积是一种常用的纳米薄膜制备方法，包括热蒸发、电子束蒸发和磁控溅射。
这些方法适用于制备金属、合金和准晶材料的纳米薄膜。
2. 化学气相沉积化学气相沉积是一种通过化学反应从气相中沉积原子或分子到基底上的方法。
包括气相热分解法、化学气相沉积和气相溶胶法等。
这些方法适用于制备金属氧化物、半导体和复合材料的纳米薄膜。
3. 溶液法溶液法是一种将溶液中的纳米颗粒沉积到基底上的方法，包括溶剂蒸发法、溶胶凝胶法和电化学沉积法。
这些方法适用于制备纳米颗粒、纳米线和纳米片的纳米薄膜。
二、纳米薄膜的性质分析1. 结构表征纳米薄膜的结构表征是了解纳米薄膜性质的重要手段。
包括X射线衍射、透射电子显微镜和原子力显微镜等技术。
2. 功能性能测试纳米薄膜的功能性能测试包括电学性质、光学性质和磁学性质的测试。
例如，电阻测量、吸收光谱和霍尔效应测量等。
三、纳米薄膜的应用领域1. 纳米电子学纳米薄膜在电子行业中的应用已经得到广泛的关注和研究。
例如，超薄导电膜的应用于平板显示器和智能手机屏幕等。
2. 生物医学纳米薄膜在生物医学领域中具有巨大的潜力。
例如，纳米薄膜可以用于药物输送系统、组织工程和生物传感器等。
3. 光学和光电子学纳米薄膜在光学和光电子学领域中有广泛的应用。
例如，纳米薄膜可以用于太阳能电池、光学滤光片和传感器等。
4. 环境和能源纳米薄膜在环境和能源领域中的应用也受到了重视。
例如，纳米薄膜可以用于污水处理、薄膜太阳能电池和燃料电池等。
结论：纳米薄膜制备和应用技术的发展为许多领域带来了新的机会和挑战。
通过选择合适的制备方法和对纳米薄膜进行性质分析，我们可以更好地理解和应用纳米薄膜的特性。
磁性纳米薄膜的制备与性能研究
磁性纳米薄膜的制备与性能研究磁性材料在当今科技领域中扮演着重要角色，而磁性纳米薄膜作为一种特殊的磁性材料，具有许多独特的性质和潜在的应用价值。
本文将探讨磁性纳米薄膜的制备方法以及其性能研究，希望能够对读者对这一领域有一个初步的了解。
磁性纳米薄膜的制备方法多种多样，常见的有物理气相沉积、溅射和化学气相沉积等。
物理气相沉积技术是通过使用高能粒子束或者磁控溅射来产生磁性纳米薄膜。
在这个过程中，金属靶材被加热至蒸发温度，产生的蒸汽会沉积在基底上形成纳米薄膜。
这种方法具有制备工艺简单、控制精度高的优点，因此被广泛应用于磁性纳米薄膜的制备。
除了物理气相沉积，化学气相沉积（CVD）也是一种重要的制备方法。
在CVD过程中，金属有机化合物（比如金属α-二羰基化合物）在高温下分解，生成金属薄膜。
通过调节反应条件，如温度、气体流量和反应时间等，可以实现对磁性纳米薄膜的精确控制。
CVD方法具有非常高的制备效率和可扩展性，可以制备大面积的磁性纳米薄膜，并且薄膜的复杂形貌和成分可以通过CVD技术进行精确控制。
制备好磁性纳米薄膜后，我们就要研究其性能。
这里主要包括磁性能和结构性能两个方面。
磁性纳米薄膜的磁性能主要取决于薄膜的晶体结构、磁畴结构以及磁交换耦合效应等因素。
为了研究这些性能，我们可以使用磁力显微镜、磁力计和SQUID等设备进行表征。
通过这些实验手段，我们可以测量磁性纳米薄膜的磁化曲线、磁滞回线和磁致伸缩效应等，从而深入了解纳米薄膜的磁性能。
此外，结构性能也是研究磁性纳米薄膜的重要一环。
纳米薄膜的晶体结构可以通过衍射技术（如X射线衍射和电子衍射）来研究。
这些技术可以提供纳米薄膜中晶体的晶格常数、晶体结构和晶体取向等信息。
同时，透射电子显微镜和高分辨透射电子显微镜也可以用来观察纳米薄膜的显微结构，并进行原子尺度的成分分析。
磁性纳米薄膜的研究不仅仅局限于制备方法和性能研究，还包括对其应用的探索。
磁性纳米薄膜因其特殊的性能，在信息存储、传感器和磁性催化等领域具有广泛的应用前景。
溶胶凝胶法制备纳米薄膜材料
溶胶凝胶法制备纳米薄膜材料aa师范学院材料综合实验报告实验名称：溶胶-凝胶法制备tio2薄膜材料纳米tio2具备许多特定功能,例如较好的抗紫外线性能、耐化学腐蚀性能够和耐热性、白度好、可见光透射性好以及化学活性高等。
tio2纳米材料还具有净化空气、杀菌、除臭、超亲水性等功能,已广泛应用于抗菌陶瓷,空气净化器、不用擦拭的汽车后视镜等领域,20世纪80年代末纳米发展起来成为主要的纳米材料之一。
研究表明,紫外线过量照射人体,会使人的记忆力减退、反应迟钝、视力下降、易失眠等影响。
在玻璃上负载tio2膜可以有效地吸收紫线。
本次实验利用溶胶凝胶法制备tio2纳米薄膜材料，在一定程度上是对tio2在实际生活中应用的尝试。
一．实验目的1.了解溶胶-凝胶法制备纳米薄膜材料的应用。
2.掌控溶胶-凝胶法制取纳米薄膜材料的原理以及实际应用领域。
3.掌控xrd颜射原理以及实际操作技能。
4.掌控根据x-射线绕射图分析晶体的基本方法。
5.二．实验原理溶胶．凝胶法（ｓ０１．ｇｅｌ法，缩写s.g法）就是以无机物或金属醇盐并作前驱体，在液相将这些原料光滑混合，并展开水解、酯化化学反应，在溶液中构成平衡的透明化溶胶体系，溶胶经陈化，胶粒间缓慢生成，构成三维空间网络结构的凝胶，凝胶网络间充满著了丧失流动性的溶剂，构成凝胶。
凝胶经过潮湿、热处理切割制取出来分子乃至纳米亚结构的材料。
溶胶．凝胶法就是将不含低化学活性组分的化合物经过溶液、溶胶、凝胶而切割，再经热处理而变成的氧化物或其它化合物液态。
其基本反应如下：(l）水解反应：m(or)n+h2o→m(oh)x(or)n－x+xroh(2)聚合反应：－m－oh+ho－m－→－m－o－m－+h2o－m－or+ho－m－→－m－o－m－+roh三．实验器材：姓名aaaa学号13组别第6小组日期评阅人1aa师范学院材料综合实验报告实验仪器：移液管（10ml）1只量筒（50ml）1只吸量管（5ml）2只小烧杯（100ml)2只载玻片若干滴管2只恒温磁力搅拌器1台恒温干燥箱1台原子吸光光度计1台x-射线衍射仪1台马弗炉1台实验原料：三乙醇胺（ar)乙醇（ar）钛酸丁酯（ar）四．实验过程1.取载玻片若干片（一般4-5）片，先用丙酮清洗，再用去离子水清洗，放在烘箱中烘干编号备用。
纳米薄膜的制备方法
原子力显微镜（FM）：测量纳米薄膜的 表面形貌和厚度
拉曼光谱（Rmn）：分析纳米薄膜的化 学组成和结构
扫描电子显微镜（SEM）：观察纳米薄 膜的表面形貌和结构
X射线光电子能谱（XPS）：分析纳米薄 膜的化学组成和元素价态
透射电子显微镜（TEM）：观察纳米薄 膜的微观结构
电子探针（EPM）：分析纳米薄膜的元 素分布和化学组成
纳米薄膜在电子、光学、生物 医学等领域的应用将越来越广 泛
纳米薄膜的性能将不断提高如 提高薄膜的导电性、光学性能
等
纳米薄膜的制备技术将更加环 保如采用绿色化学方法制备薄
膜
应用领域：纳米 薄膜在电子、光 学、生物医学等 领域具有广泛的 应用前景
技术进步：随着 科技的发展纳米 薄膜的制备技术 将不断进步提高 产品质量和性能
纳米薄膜在电子、光学、生物医学 等领域具有广泛的应用前景
纳米薄膜在环境保护、能源储存、 生物医药等领域具有潜在的应用前 景
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纳米薄膜在太阳能电池、LED照明、 生物传感器等领域具有重要的应用 价值
纳米薄膜在航空航天、国防军工等 领域具有重要的战略意义
纳米薄膜的制备方法将更加多 样化如化学气相沉积、溶液浸 渍等
X射线衍射：通过X射线衍射可以确定晶体的晶系、晶胞参数、 晶面间距等
电子衍射：通过电子衍射可以确定晶体的晶系、晶胞参数、晶 面间距等
透射电子显微镜：通过透射电子显微镜可以观察晶体的微观结 构
扫描电子显微镜：通过扫描电子显微镜可以观察晶体的表面形 貌和结构
拉曼光谱：通过拉曼光谱可以确定晶体的晶系、晶胞参数、晶 面间距等
原理：通过化学反应将金属离子或金属氧化物转化为纳米颗粒再通过溶剂蒸发或热处理 形成纳米薄膜
纳米金薄膜的制备及性能研究
纳米金薄膜的制备及性能研究纳米金薄膜是近年来备受关注的一类纳米材料，其具有很多优异的性能，被广泛用于各个领域，例如光电子器件、生物传感器、表面增强拉曼光谱等。
本文将主要介绍纳米金薄膜的制备方法及其性能研究。
一、制备方法目前，纳米金薄膜的制备方法主要分为物理法和化学法两类。
1.物理法物理法制备纳米金薄膜主要包括热蒸发法、磁控溅射法、离子束溅射法、电子束物理气相沉积法等。
其中热蒸发法是一种较为简单的方法，适用于制备较厚的纳米金薄膜。
其原理是利用高温下将金属加热，使其转变为蒸气态，然后使蒸汽沉积在表面形成薄膜。
但其制备的薄膜质量较差，易受到杂质污染。
磁控溅射法是目前应用较广的制备方法之一，具有高纯度、重复性好等优点。
其原理是将纯金属置于真空室中，加入高能电子或离子激发金属原子，使之飞出并沉积在表面形成薄膜。
但其制备的纳米金薄膜往往会受到溅射原理的影响，表面粗糙度较高。
离子束溅射法和电子束物理气相沉积法类似，都是利用高能离子或电子轰击金属靶，使之释放原子或切断分子，通过原子弹球法实现对样品表面的沉积。
这两种方法制备的薄膜具有良好的致密性和均一性，但设备设施较为昂贵，且制备速度较慢。
2.化学法化学法制备纳米金薄膜主要包括还原法、光化学沉积法、溶液浸渍法等。
还原法是一种较为简单的方法，它将金离子还原为非晶态金，再通过热处理制备纳米金薄膜。
其优点是易于操作，制备速度快，但制备的薄膜主要为非晶态，而且粒径分布较宽。
光化学沉积法是一种由光和化学反应相结合的方法，利用光照或电解质的添加实现对氧化还原反应的调控。
其优点是可以制备极薄的纳米金薄膜，具有厚度均匀、晶格完整、应力小等特点。
溶液浸渍法是一种依靠物质之间的相互作用力将纳米金颗粒沉积在基底表面的方法。
其优点是可扩展性强，能够制备大面积的薄膜，但制备的薄膜在结晶程度、粒径分布等方面存在一定的问题。
二、性能研究1.光学性能纳米金薄膜的光学性能主要表现在其表面等离子共振吸收现象，并可应用于表面增强拉曼光谱、太阳能电池等领域。
纳米薄膜制备技术的方法和步骤详解
纳米薄膜制备技术的方法和步骤详解纳米薄膜制备技术是一种重要的材料制备方法，可用于制备具有纳米尺寸的薄膜材料。
纳米薄膜具有独特的物理和化学性质，被广泛应用于光电子学、能源存储、传感器等领域。
本文将详细介绍几种常用的纳米薄膜制备方法和相关的步骤。
1. 物理气相沉积法（PVD）物理气相沉积法是制备纳米薄膜的一种常用方法。
它利用高温或真空弧放电等方式将固体材料转化为蒸汽或离子形式，通过在衬底表面沉积形成薄膜。
该方法包括蒸发、溅射和激光烧结等技术，下面将介绍其中两种常用的物理气相沉积法。
- 蒸发法：将固体材料置于高温坩埚中，通过加热使其升华成蒸汽，然后沉积在预先清洁处理的衬底上。
蒸发法适用于制备高纯度、单晶和多晶材料的纳米薄膜。
- 溅射法：利用高能离子束轰击固体材料，使其表面物质脱离并形成蒸汽，然后沉积在衬底表面。
溅射法具有较高的原子密度和较好的原子堆积度，可用于制备复杂化合物或多元合金等纳米薄膜。
2. 化学气相沉积法（CVD）化学气相沉积法是使用气体反应来制备纳米薄膜的方法。
该方法通常在高温下进行，通过在反应气体中加入反应物质，并使其在衬底表面发生化学反应形成薄膜。
化学气相沉积法具有高产率、高纯度和较好的均匀性等优点，是制备大面积纳米薄膜的理想方法。
- 热CVD：在高温下进行反应，通过热分解或气相化学反应形成纳米薄膜。
此方法常用于制备二维材料如石墨烯等。
- 辅助CVD：加入辅助激发源如等离子体、激光或电弧等，以提供能量激活气体分子，使其发生化学反应形成纳米薄膜。
辅助CVD可以改善反应速率、增加产率和提高薄膜质量。
3. 溶液法溶液法是制备纳米薄膜的常用方法之一，适用于各种材料的制备。
具体步骤包括以下几个方面：- 溶液制备：将所需材料溶解在合适的溶剂中，形成可使溶液中纳米颗粒分散的溶液。
- 衬底处理：选择合适的衬底材料，并进行清洗和表面处理，以保证薄膜的附着和均匀性。
- 溶液沉积：将衬底浸入溶液中，控制溶液温度和浸泡时间，使纳米颗粒在衬底表面自发沉积。
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纳米薄膜材料的制备方法摘要纳米薄膜材料是一种新型材料,由于其特殊的结构特点,使其作为功能材料和结构材料都具有良好的发展前景。
本文综述了近几年来国内外对纳米薄膜材料研究的最新进展,包括对该类材料的制备方法、微结构、电、磁、光特性以及力学性能的最新研究成果。
关键词纳米薄膜;薄膜制备; 微结构;性能21 世纪,由于信息、生物技术、能源、环境、国防等工业的快速发展, 对材料性能提出更新更高的要求,元器件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等要求材料的尺寸越来越小,航空航天、新型军事装备及先进制造技术使材料的性能趋于极端化。
因此, 新材料的研究和创新必然是未来的科学研究的重要课题和发展基础,其中由于纳米材料的特殊的物理和化学性能, 以及由此产生的特殊的应用价值, 必将使其成为科学研究的热点[1]。
事实上, 纳米材料并非新奇之物, 早在1000 多年以前, 我国古代利用蜡烛燃烧的烟雾制成碳黑作为墨的原料, 可能就是最早的纳米颗粒材料;我国古代铜镜表面的防锈层, 经验证为一层纳米氧化锡颗粒构成的薄膜,这大概是最早的纳米薄膜材料。
人类有意识的开展纳米材料的研究开始于大约50 年代,西德的Kanzig 观察到了BaTiO3 中的极性微区,尺寸在10~ 100纳米之间。
苏联的G. A. Smolensky假设复合钙钛矿铁电体中的介电弥散是由于存Kanzig微区导致成分布不均匀引起的。
60 年代日本的Ryogo Kubo在金属超微粒子理论中发现由于金属粒子的电子能级不连续,在低温下, 即当费米能级附近的平均能级间隔> kT 时, 金属粒子显示出与块状物质不同的热性质[ 4]。
西德的H. Gleiter 对纳米固体的制备、结构和性能进行了细致地研究[ 5]。
随着技术水平的不断提高和分析测试技术手段的不断进步, 人类逐渐研制出了纳米碳管, 纳米颗粒,纳米晶体, 纳米薄膜等新材料, 这些纳米材料有一般的晶体和非晶体材料不具备的优良特性, 它的出现使凝聚态物理理论面临新的挑战。
80 年代末有人利用粒度为1~ 15nm 的超微颗粒制造了纳米级固体材料。
纳米材料由于其体积和单位质量的表面积与固体材料的差别,达到一定的极限, 使颗粒呈现出特殊的表面效应和体积效应,这些因素都决定着颗粒的最终的物理化学性能,如随着比表面积的显著增大,会使纳米粒子的表面极其活泼,呈现出不稳定状态,当其暴露于空气中时,瞬间就被氧化。
此外, 纳米粒子还会出现特殊的电、光、磁学性能和超常的力学性能。
纳米薄膜的分类纳米薄膜具有纳米结构的特殊性质, 目前可以分为两类: ( 1)含有纳米颗粒与原子团簇基质薄膜; ( 2) 纳米尺寸厚度的薄膜, 其厚度接近电子自由程和Denye 长度, 可以利用其显著的量子特性和统计特性组装成新型功能器件。
例如, 镶嵌有原子团的功能薄膜会在基质中呈现出调制掺杂效应, 该结构相当于大原子超原子膜材料具有三维特征; 纳米厚度的信息存贮薄膜具有超高密度功能, 这类集成器件具有惊人的信息处理能力; 纳米磁性多层膜具有典型的周期性调制结构, 导致磁性材料的饱和磁化强度的减小或增强。
对这些问题的系统研究具有重要的理论和应用意义。
纳米薄膜是一类具有广泛应用前景的新材料, 按用途可以分为两大类,即纳米功能薄膜和纳米结构薄膜。
前者主要是利用纳米粒子所具有的光、电、磁方面的特性,通过复合使新材料具有基体所不具备的特殊功能。
后者主要是通过纳米粒子复合, 提高材料在机械方面的性能。
由于纳米粒子的组成、性能、工艺条件等参量的变化都对复合薄膜的特性有显著影响, 因此可以在较多自由度的情况人为地控制纳米复合薄膜的特性, 获得满足需要的材料。
纳米多层膜指由一种或几种金属或合金交替沉积而形成的组分或结构交替变化的合金薄膜材料, 且各层金属或合金厚度均为纳米级, 它也属于纳米复合薄膜材料。
多层膜的主要参数为调制波长, 指的是多层膜中相邻两层金属或合金的厚度之和。
当调制波长比各层薄膜单晶的晶格常数大几倍或更大时, 可称这种多层膜结构为超晶格薄膜。
组成薄膜的纳米材料可以是金属、半导体、绝缘体、有机高分子等材料, 因此可以有许多种组合方式, 如金属半导体、金属绝缘体、半导体绝缘体、半导体高分子材料等, 而每一种组合都可衍生出众多类型的复合薄膜。
纳米薄膜的制备方法纳米薄膜的制备方法按原理可分为物理方法和化学方法两大类。
粒子束溅射沉积和磁空溅射沉积,以及新近出现的低能团簇束沉积法都属于物理方法; 化学气相沉积( CVD) 、溶胶- 凝胶( Sol Gel) 法和电沉积法属于化学方法。
1 离子束溅射沉积使用这种方法制备纳米薄膜是在多功能离子束辅助沉积装置上完成。
该装置的本底真空度为0 2MPa, 工作气压为7MPa。
沉积陶瓷材料可以通过使用 3 2KeV 100mA 的Ar + 离子束溅射相应的靶材沉积得到, 而沉积聚四氟乙烯材料需要使用较小的束流和束压( 1 5KeV 30mA)。
沉积陶瓷材料时的速率为6nm min, 沉积金属和聚四氟乙烯材料时的速率为12nm min[ 7] 。
2 磁控溅射沉积磁控溅射沉积法制备薄膜材料是在磁控溅射仪上实现的, 其真空室中有三个阴极靶( 一个直流阴极, 两个射频阴极) , 三个阴极可分别控制。
首先将溅射材料安装在射频阴极上, 通过基片架转动,基片轮流在两个射频靶前接受溅射原子, 控制基片在各靶前的时间, 即可控制多层膜的调制波长。
同时在真空室内通入一定压力的气体, 可以作为保护气氛, 或与溅射金属原子反应生成新的化合物,沉积到基片上[ 8- 10] 。
此外在基片高速旋转的条件下, 还可制备近似均匀的复合薄膜[11] 。
磁控溅射法具有镀膜速率易于控制, 稳定性好, 溅射材料不受限制等优点。
3 低能团簇束沉积法低能团簇束沉积方法是新近出现的一种纳米薄膜制备技术。
该技术首先将所沉积材料激发成原子状态,以Ar、He作为载气使之形成团簇, 同时采用电子束使团簇离化,利用质谱仪进行分离, 从而控制一定质量、一定能量的团簇沉积而形成薄膜。
在这种条件下沉积的团簇在撞击表面时并不破碎, 而是近乎随机分布;当团簇的平均尺寸足够大, 则其扩展能力受到限制,沉积薄膜的纳米结构对团簇尺寸具有很好的记忆特性[12] 。
4 电沉积法电沉积法可以制得用喷射法不能制得的复杂形状,并且由于沉积温度较低, 可以使组分之间的扩散程度降到最低[13] 。
匈牙利的Eniko TothKadar 利用交流脉冲电源在阴极镀制纳米晶Ni 膜, 试样制备与普通电镀相同, 电镀时电流保持不变, idep = 20A dm- 2 , 脉冲电流通电时间t on ,断电时间to f f 在0 001, 0 01, 0 1, 1, 10s 之间变化[14] 。
此外用电沉积法在AISI52100 钢基体上制得铜- 镍多层膜, 试样预先淬硬到HRC62 左右, 然后抛光清洗, 进行电沉积, 镀铜时电压u = 1600mV, i = 0 881mA cm- 2 , 镀镍时电压u = 600mA, i = 22 02mA cm- 2[15]。
5 胶体化学法采用溶胶- 凝胶法制备纳米薄膜,首先用化学试剂制备所需的均匀稳定水溶胶, 然后将溶胶滴到清洁的基体上,在匀胶机上匀胶, 或将溶胶表面的陈化膜转移到基体上, 再将薄膜放入烘箱内烘烤或在自然条件下干燥, 制得所需得薄膜。
根据制备要求的不同, 配制不同的溶胶, 即可制得满足要求的薄膜。
用溶胶- 凝胶法制备了纳米微孔SiO2 薄膜[16] 和SnO2 纳米粒子膜[17] 。
此外, 还有用这种方法制备6 化学气相沉积法在电容式耦合等离子体化学气相沉积( PCVD) 系统上, 用高氢稀释硅烷和氮气为反应气氛制备纳米硅氮( Nc SiNx :H) 薄膜。
其试验条件为: 电极间距 3 2cm,电极半径5cm。
典型的沉积条件为: 衬底温度320 , 反应室压力为100Pa, 射频功率为70W SiH4 H2 的气体流量比为0 03, N2 SiH4 的气体流量比为1~ 10[19] 。
此外,还有用化学沉积法制备Fe P 膜[20] , 射频溅射法制备a Fe Nd2 Fe4 B 多层膜[21] , 热化学气相法制备SiC Si N 膜的报道。
纳米粒子膜的结构中科院长春化学研究所研究了用胶体化学法制备的SnO2 纳米粒子膜的结构, 然后将胶体表面的陈化膜转移出来, 发现新鲜的膜体表面均匀,但经过一段时间以后, 出现小的胶体粒子畴, 并逐渐增多变大。
随着时间的增加, 畴间距缩小,形成大块膜。
薄膜的致密程度以及晶型与转移膜的悬挂状态和干燥时间有一定的联系[ 17] 。
纳米多层膜的结构纳米多层膜中各成分都有接近化学计量比的成分构成, 从X 射线衍射谱中可以看出, 所有金属相及大多数陶瓷相都为多晶结构, 并且谱峰有一定程度的宽化, 表明晶粒是相当细小的,粗略的估算在纳米数量级, 与子层的厚度相当。
部分相呈非晶结构, 但在非晶基础上也有局部的晶化特征出现。
通过观察, 可以看到多层膜的多层结构,一般多层膜的结构界面平直清晰, 看不到明显的界面非晶层, 也没有明显的成分混合区存在。
此外, 美国伊利诺斯大学的科研人员成功地合成了以蘑菇形状的高分子聚集体微结构单元, 在自组装成纳米结构的超分子多层膜[ 22] 。
力学性能纳米薄膜由于其组成的特殊性, 因此其性能也有一些不同于常规材料的特殊性, 尤其是超模量、超硬度效应成为近年来薄膜研究的热点。
对于这些特殊现象在材料学理论范围内提出了一些比较合理的解释。
其中有Koehler 早期提出的高强度固体的设计理论[23] , 以及后来的量子电子效应、界面应变效应、界面应力效应[24, 25] 等都不同程度的解释了一些实验现象。
现在就纳米薄膜材料的力学性能研究较多的有多层膜硬度、韧性、耐磨性等。
硬度纳米多层膜的硬度与材料系统的组分,各组分的相对含量, 薄膜的调制波长有着密切的关系。
纳米多层膜的硬度对于材料系统的成分有比较强烈的依赖性,在某些系统中出现了超硬度效应, 如在TiN Pt 和Ti C Fe中,尤其是在TiC Fe 系统中,当单层膜厚分别为tTiC = 8nm 和tFe= 6nm 时,多层膜的硬度可达到42GPa,远远超过其硬质成分TiC 的硬度; 而在某些系统中则没有这一现象出现, 如在TiC Cu 和TiC Al 中,并且十分明显的是在不同的材料系统中,其硬度值有很大的差异, 如TiC 聚四氟乙烯的硬度比TiC 低很多, 大约只有8GPa左右[7] 。
影响材料硬度另一个因素是组分材料的相对含量。
机械性能较好的薄膜材料一般由硬质相( 如陶瓷材料) 和韧性相(如金属材料) 共同构成。